DE102009005060B4

DE102009005060B4 - Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung

Info

Publication number: DE102009005060B4
Application number: DE200910005060
Authority: DE
Inventors: Birgit Meuret-Hoppner; André Wießmann; Manfred Glatter
Original assignee: Metzeler Technical Rubber Systems GmbH
Current assignee: Cooper Standard Technical Rubber De GmbH
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: DE102009005060A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung (10) mit folgenden Verfahrensschritten: a. Herstellen eines Stoffgemischs (16) in einer Mischvorrichtung (13), wobei das Stoffgemisch (16) umfasst: 40 Gew.-% bis 80 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, 2 Gew.-% bis 50 Gew.-% Füllstoffe, 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Zusatzstoffe und 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Vernetzungsmittel; b. Erzeugen einer Rohfolie (12) aus dem Stoffgemisch (16); c. Vulkanisieren der Rohfolie (12) zu einem Halbzeug (11) in Gestalt eines Bandes, das eine Höhe (H) zwischen 0,3 mm und 30 mm und eine Breite (B) von bis zu maximal 1660 mm und eine Länge (L) von maximal 300 m hat, wobei die Rohfolie (12) mittels einer Rotationsvulkanisationsmaschine (14) vernetzt wird, und d. Aussparen der Flachdichtung (10) aus dem Halbzeug (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung zur Abdichtung ebener Flächen gemäß den Patentansprüchen.
Flachdichtungen dienen zum Abdichten von ebenen Flächen. Sie gehören zu den sogenannten statischen Dichtungen und sind in der Regel als Scheiben, Ringe oder Rahmen ausgeführt. Sie finden vor allem Anwendung im Maschinen-, Apparate- und Motorenbau. Je nach Einsatzzweck können die Flachdichtungen aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wie beispielsweise aus einem Elastomer, aus Metall oder aus einer Kombination eines Elastomers mit einem Metall.
Flachdichtungen aus einem elastomeren Werkstoff sind je nach Elastomertyp begrenzt hinsichtlich ihrer Eignung bezüglich Temperatur, Druck und chemischer Beanspruchung. Insbesondere bei hohen Temperaturen werden Elastomerdichtungen aus HNBR, ECO, CSM, EAM, VMQ, FVMQ eingesetzt. Der Nachteil dieser Elastomere ist der hohe Preis.
Aus der EP 0 605 843 A1 geht ein Verfahren zur Vulkanisation eines Ethylen-Vinylacetat-Polymers hervor. Hierfür werden 100 Teile des Ethylen-Vinylacetat-Polymers mit 0 Teilen bis 60 Teilen eines Füllstoffes gemischt, wobei die Füllstoffe aus 0 Gew.-Teilen bis 15 Gew.-Teilen Zinkoxid, 1 Gew.-Teil bis 10 Gew.-Teile organische Peroxide und 5 Gew.-Teile bis 35 Gew.-Teile Zinkdiacrylate bestehen. Nach der Mischung wird das Gemisch 10 min bis 60 min bei einer Hitze von 150°C bis 180°C vulkanisiert. Das Vulkanisat kann als Dichtung verwendet werden.
In der DE 100 59 488 A1 ist eine Polymermischung mit einem geringen Druckverformungsrest offenbart. Die Polymermischung umfasst ein kompatibel machendes Polymer aus Ethylen-Vinylacetat und Ethylen-Alcylacyrylaten, ein Polyolefin, ein Vulkanisationssystem, ein kautschukartiges Polyolefin und ein kautschukartiges Polymer. Des Weitern können der Polymermischung Füllstoffe hinzugegeben werden. Eine derartige Polymermischung kann auch als Dichtung verwendet werden.
Aus der DE 42 25 379 geht ein Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung hervor. Hierbei wird ein metallisches oder nichtmetallisches Endlosband eines Trägermaterials als Halbfabrikat ein- oder beidseitig mit einer kontinuierlich aufgebrachten Dichtungsschicht beschichtet. Anschließend wird die gewünschte Dichtungsform der Flachdichtung ausgestanzt. Das Trägermaterial wird mittels eines Rotationsdruckverfahrens kontinuierlich mit der Dichtungsschicht beschichtet. Als Dichtungsschicht werden vorzugsweise Elastomere, wie Nitrilkautschuk, Flourkautschuk, Thermoplaste, wie Polyethylen, Polypropylen oder Duroplaste, wie Epoxide, verwendet. Weiterhin können geschäumte Massen und Mischungen verschiedener Polymere, zum Beispiel Silikon/Epoxid als Dichtungsschicht verwendet werden.
DE 41 09 681 C1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung, die ein Trägermaterial und ein damit verbundenes Faservlies umfasst. Das Faservlies ist mit einem vernetzbaren Polymer getränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung zu schaffen, das einfach und kostengünstig ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 16.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus. Zuerst wird in einer Mischvorrichtung ein Stoffgemisch, dass 40 Gew.-% bis 80 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM), 2 Gew.-% bis 50 Gew.-% Füllstoffe, 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Zusatzstoffe und 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Vernetzungsmittel umfasst, hergestellt. Anschließend wird aus dem Stoffgemisch eine Rohfolie erzeugt, die in einem weiteren Verfahrensschritt zu einem Halbzeug in Gestalt eines Bandes vulkanisiert wird, das eine Höhe H von 0,3 mm bis zu 30 mm und eine Breite B von maximal 1660 mm und eine Länge L, in Abhängigkeit von der Dicke des Halbzeugs bis maximal 300 m hat. Die Rohfolie wird mit Hilfe einer Rotationsvulkanisationseinrichtung vernetzt. Schließlich werden aus dem Halbzeug Flachdichtungen ausgespart, vorzugsweise ausgestanzt oder ausgeschnitten. Das Verfahren ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Flachdichtung, da der Preis des Stoffgemisches, im Vergleich zu den üblicherweise in diesen Belastungsbereichen eingesetzten Elastomerdichtungen niedriger ist, so dass der durch das Aussparen anfallende Verschnitt einen deutlich niedrigeren Einfluss auf die Herstellungskosten hat. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die Verwendung eines Stoffgemisches aus, das 40 Gew.-% bis 80 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM), 2 Gew.-% bis 50 Gew.-% Füllstoffe, 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Zusatzstoffe und 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Vernetzungsmittel umfasst. Vorteilhaft weist eine derartige Flachdichtung eine hohe Öl-, Temperatur-, Ozon- bzw. UV-Beständigkeit auf. Des Weiteren zeichnet sich ein derartiges Stoffgemisch durch seinen relativ geringen Mischungspreis aus.
Vorteilhafterweise beträgt der Anteil Ethylen-Vinylacetat-Copolymer im Stoffgemisch zwischen 50 Gew.-% und 70 Gew.-%. Der hohe Anteil an EVM gewährleistet dauerelastische Eigenschaften, eine unabdingbare Eigenschaft um die geforderte Dichtfunktion zu gewährleisten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt der Anteil an Vinylacetat im Ethylen-Vinylacetat-Copolymer zwischen 40 Gew.-% und 90 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 60 Gew.-% und 90 Gew.-%. Infolge des hohen Vinylacetatgehalts besitzt die Flachdichtung eine sehr gute Ölbeständigkeit bei gleichzeitig niedrigem Druckverformungsrest bei hohen Temperaturen (175°C).
Vorteilhafterweise beträgt die Mooney-Viskosität ML(1 + 4/100°C) des Ethylen-Vinylacetat-Copolymers zwischen 20 Mooney-Einheiten und 70 Mooney-Einheiten, vorzugsweise zwischen 30 Mooney-Einheiten und 60 Mooney-Einheiten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die Füllstoffe Ruß und/oder helle Füllstoffe. Der Anteil an Füllstoffen im Stoffgemisch beträgt vorteilhafterweise zwischen 15 Gew.-% und 40 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 28 Gew.-% und 40 Gew.-%. Mit den Füllstoffen können die Härte, Festigkeit, Leitfähigkeit und als Nebenbedingung die Farbe gesteuert werden.
Vorteilhaft ist der Ruß vom Typ Furnace und/oder Lamp. Mit diesen Rußen und den hellen Füllstoffen können die physikalischen Eigenschaften an die jeweiligen Einsatzbedingungen angepasst werden. Die hellen Füllstoffe sind vorteilhaft vom Typ Kreide und/oder Kaolin und/oder Calciumoxid.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die Zusatzstoffe Alterungsschutzmittel und Verarbeitungshilfsmittel. Vorteilhafterweise beträgt der Anteil an Zusatzstoffen im Stoffgemisch zwischen 2 Gew.-% und 7 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2 Gew.-% und 5 Gew.-%. Hierdurch wird eine ausreichende Beeinflussung des Stoffgemisches für eine bessere Verarbeitbarkeit und Alterungsbeständigkeit erreicht.
Das Alterungsschutzmittel ist vorteilhafterweise vom Typ Diphenylamin und/oder Imid. Solche Alterungsschutzmittel sorgen für eine hohe Beständigkeit gegenüber Alterung.
Das Vernetzungsmittel umfasst vorteilhafterweise Peroxid und Aktivatoren. Derartige Vernetzungsmittel sorgen während der Vulkanisation dafür, dass eine Vernetzung der im Stoffgemisch vorhandenen Stoffe in ausreichendem Maße erfolgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Anteil an Vernetzungsmittel im Stoffgemisch zwischen 2 Gew.-% und 7 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2 Gew.-% und 4 Gew.-%. Hierdurch wird eine ausreichende Vernetzung der im Stoffgemisch enthaltenen Stoffe sichergestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Stoffgemisch frei von Weichmachern. Demgemäß ist eine derartige Flachdichtung für den Einsatz im Lebensmittelbereich geeignet.
Vorteilhafterweise hat die Flachdichtung eine Härte zwischen 25 Sh A bis 90 Sh A, vorzugsweise von 40 Sh A bis 70 Sh A, um eine praxisgerechte Ausgestaltung sicherzustellen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, die in den schematischen Zeichnungen dargestellt ist. Hierbei zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht einer Flachdichtung;
2: eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens für die Flachdichtung und
3: die Darstellung eines Halbzeugs mit einer angedeuteten Schnittlinie zum Aussparen der Flachdichtung.
1 zeigt eine mögliche Gestaltungsform einer Flachdichtung 10. Es handelt sich um eine Flachdichtung 10, die beispielsweise zum Abdichten vor allem von chemisch und thermisch beanspruchten Teilen verwendet wird.
Zur Herstellung einer derartigen Flachdichtung 10 wird gemäß 2 zunächst in einer Mischvorrichtung 13 ein je nach Einsatzzweck erforderliches Stoffgemisch 16 erzeugt. Das erzeugte Stoffgemisch 16 wird zu einer Rohfolie 12 mit vordefinierten Abmaßen umgewandelt. Die Rohfolie 12 wird über eine Transporteinrichtung 17 zu einer Rotationsvulkanisationsmaschine 14 befördert. In der Rotationsvulkanisationsmaschine 14 erfolgt die Vulkanisation der Rohfolie 12 unter den Einflussfaktoren Temperatur, Zeit und Druck. Hiermit wird der Vernetzungsgrad der Flachdichtung bestimmt und damit die physikalischen Eigenschaften gewährleistet.
Des Weiteren entsteht in Folge der Vulkanisation ein als Bahnenware vorliegendes Halbzeug 11, deren Höhe H, Breite B sowie Länge L je nach erforderlichem Abmaß der Flachdichtung 10 variabel einstellbar ist. Zudem kann die Bahnware 11 derart dimensioniert werden, dass eine Vielzahl von Flachdichtungen 10 aus dem Halbzeug 11 ausgestanzt oder ausgeschnitten werden können.
Das Halbzeug 11 wird über die Transporteinrichtung 17 zu einer Vorrichtung 15 befördert. In der Vorrichtung 15 können aus dem Halbzeug 11 die für den jeweiligen Einsatzzweck erforderliche Geometrien der Flachdichtung 10 herausgestanzt oder ausgeschnitten werden. Aus 3 ist die Stanz- oder Schneidkontur der Flachdichtung 10 in dem Halbzeug 11 ersichtlich. Nach dem Ausstanzen oder Ausschneiden fallen die Flachdichtungen 10 in einen Auffangbehälter 18.
Die zuvor beschriebene Flachdichtung 10 zeichnet sich durch ihre hohe Öl-, Temperatur-, Ozon- und UV-Beständigkeit aus. Das zuvor beschriebene Verfahren gewährleistet eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Produktion der Flachdichtung 10, sodass die Flachdichtung 10 kostengünstig herstellbar ist.
Bezugszeichenliste

10: Flachdichtung
11: Halbzeug
12: Rohfolie
13: Mischvorrichtung
14: Vulkanisationseinrichtung
15: Stanz- oder Schneidvorrichtung
16: Stoffgemisch
17: Transporteinrichtung
18: Auffangbehälter
H: Höhe
B: Breite
L: Länge

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung (10) mit folgenden Verfahrensschritten: a. Herstellen eines Stoffgemischs (16) in einer Mischvorrichtung (13), wobei das Stoffgemisch (16) umfasst: 40 Gew.-% bis 80 Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, 2 Gew.-% bis 50 Gew.-% Füllstoffe, 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Zusatzstoffe und 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Vernetzungsmittel; b. Erzeugen einer Rohfolie (12) aus dem Stoffgemisch (16); c. Vulkanisieren der Rohfolie (12) zu einem Halbzeug (11) in Gestalt eines Bandes, das eine Höhe (H) zwischen 0,3 mm und 30 mm und eine Breite (B) von bis zu maximal 1660 mm und eine Länge (L) von maximal 300 m hat, wobei die Rohfolie (12) mittels einer Rotationsvulkanisationsmaschine (14) vernetzt wird, und d. Aussparen der Flachdichtung (10) aus dem Halbzeug (11).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Ethylen-Vinylacetat-Copolymer im Stoffgemisch (16) zwischen 50 Gew.-% und 70 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Vinylacetat im Ethylen-Vinylacetat-Copolymer zwischen 40 Gew.-% und 90 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 60 Gew.-% und 90 Gew.-%, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mooney-Viskosität ML(1 + 4/100°C) des Ethylen-Vinylacetat-Copolymers zwischen 20 Mooney-Einheiten und 70 Mooney-Einheiten, vorzugsweise zwischen 30 Mooney-Einheiten und 60 Mooney-Einheiten, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe Ruß und/oder helle Füllstoffe umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Füllstoffen im Stoffgemisch (16) zwischen 15 Gew.-% und 40 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 28 Gew.-% und 40 Gew.-%, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruß vom Typ Furnace und/oder Lamp ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hellen Füllstoffe vom Typ Kreide und/oder Kaolin und/oder Calciumoxyd sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe Alterungsschutzmittel und Verarbeitungshilfsmittel umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Zusatzstoffen im Stoffgemisch (16) zwischen 2 Gew.-% und 7 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2 Gew.-% und 5 Gew.-%, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Alterungsschutzmittel vom Typ Diphenylamin und/oder Imid ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzungsmittel Peroxid und Aktivatoren umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil am Vernetzungsmittel im Stoffgemisch zwischen 2 Gew.-% und 7 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2 Gew.-% und 4 Gew.-%, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch (16) frei von Weichmachern ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachdichtung (10) aus dem Halbzeug (11) ausgestanzt oder ausgeschnitten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachdichtung (10) eine Härte von 25 Sh A bis 90 Sh A, vorzugsweise von 40 Sh A bis 70 Sh A, hat.